化学热力学基础(习题及答案)

普通化学习题

General Chemistry

Chapter 4 Homework

第二章 化学热力学基础一、选择题 1. 下列物质中，ΔfHm⊙不等于0的是( D ) A、Fe(s) B、C(石墨) C、Ne(g) D、Cl2(l) 2. 将固体硝酸铵溶于水，溶液变冷，则该过程ΔG、ΔH、 ΔS的符号依次是( D ) A、+,-,- B、+,+,C、-,+,D、-,+,+ 3. 已知 MnO2(s)= MnO(s)+1/2O2(g), △rHm⊙=134.8kJ/mol, MnO2(s)+Mn(s)=2MnO(s),ΔrHm⊙=-250.1kJ/mol 则，MnO2的标准生成热ΔfHm⊙ (kJ/mol)为( C) A、591.7 B、317.5 C、-519.7 D、317.5 4. 标准状态下，下列离子中Sm⊙为0的是( C ) A、Na+ B、Cu2+ C、H+ D、Cl1

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General Chemistry

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5.下列反应中，ΔrGm⊙等于产物ΔfGm⊙的是( C ) A、Ag+(aq)+Br-(aq)=AgBr(s) B、2Ag(s)+Br2(l)=2AgBr(s) C、Ag(s)+1/2Br2(l)=AgBr(s) D、Ag(s)+1/2Br2(g)=AgBr(s) 6.下列反应中，ΔrSm⊙最大的是( C ) A、C(s)+O2(g)=CO2(g) B、2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) C、2NH3(g)= 3H2(g)+N2(g) D、CuSO4(s)+5H2O(l)=CuSO4· 2O(s) 5H 7.下列过程中，ΔG=0的是( A ) A、氨在水中解离达平衡 C、理想气体向真空膨胀 B、乙醇溶于水 D、炸药爆炸2

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General Chemistry

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二、填空题 1.在100℃恒压条件下，水的汽化热为2.26kJ·-1。1mol水在 g 100℃汽化，该过程的Q= 40.68kJ ,ΔG= 0 , ΔH= 40.68kJ ,ΔS= 109J· -1· -1 。 mol K 2.有A、B、C、D四个反应，在298K时反应的热力学函数为反 应 ΔrHmθ/ kJ· -1 mol A 10.5 B 1.80 C -126 D -11.7

ΔrSmθ/J· -1· -1 mol K

30.0

-113

84.0

-1.05

则在标准状态下，任何温度都能自发进行的反应是 C , 任何温度都不能进行的反应是 B ;另两个反应，在温度高 于 77 ℃时可自发进行的反应是 A ,在温度低于 10869.9 ℃ 时可自发进行的反应是 D 。 3.已知反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g),在298K时， ΔrGmθ=130 kJ· -1,1200K时ΔrGmθ= -15.3 kJ· -1,则该反 mol mol 应的ΔrHmθ= 178.0kJ· -1 ,ΔrSmθ= 161.1J· -1· -1 。 mol mol K3

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三、计算题

1.1mol H2O(l)在373.15K、 pθ下加热完全变成373.15K的水蒸 气，计算此过程的Q、W、ΔU和ΔH,已知完全蒸发1gH2O需 供给2.26kJ热量。

解：

Q 1 18 2.26 40.68(kJ )W p外 V p (Vg Vl ) p Vg nRT 1 8.314 373.15 3.10(kJ )

U Q W 40.68 3.10 37.58(kJ ) H Q p 40.68(kJ )

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General Chemistry

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2、已知下面两个反应的△rHmθ分别如下：

(1) 4NH3(g)+5O2 (g) =4NO(g)+ 6 H2O(l) △rHmθ=-1170 kJ· -1 mol (2) 4NH3(g)+3O2 (g) =2N2(g)+ 6 H2O(l) △rHmθ=-1530 kJ· -1 mol 试求：NO的标准摩尔生成焓△rHmθ。

解：

1 2

N2 (g)

1 2

O2 ( g ) NO( g )

(3)

f Hm

(3)

(1) ( 2) 4

f Hm

1 4

[ r H m (1) r H m ( 2)] [( 1170) ( 1530)] 90( kJ mol ) 1

1 4

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3.已知

(1)C(s,石墨)+ 1/2O2(g) = CO (g) △rHmθ(1)= -110.52 kJ mol-1 (2)C(s,石墨) + O2(g)=CO 2 (g) △rHmθ(2)= -393.51 kJ mol-1 (3)H2(g)+ 1/2O2(g) =H2O(l) △rHmθ(3)= -285.84 kJ mol-1 (4)CH3OH(l)+3/2O2(g) = CO2 (g)+2H2O(l) △rHmθ(4)=-726.6 kJ mol-1 试计算合成甲醇反应：CO (g) + 2H2(g)=CH3OH(l)的△rHmθ。

解：

(5) (3) 2 (2) (1) (4) r H m (5) 2 r H m (3) r H m (2) r H m (1) r H m (4) 2 ( 285.84) ( 393.5) ( 110.52) ( 726.6) 128.07(kJ mol )6 1

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General Chemistry

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4.制备半导体材料时发生如下反应： SiO2 (s)+ 2C(s,石墨) =Si (s)+2CO (g) 通过计算回答下列问题： (1) 标准状态下反应热是多少？是放热反应还是吸热反应？ (2) 标准状态下， 298K时，反应能否自发进行？

解： f H m ( kJ mol ) S m ( J mol 1 1

SiO 2 ( s ) 2C ( s, 石墨) Si ( s ) 2CO( g ) 910.94 ) 41.84 856.67 0 5.74 0 0 18.8 0 110.52 197.56 137.15

K 1

1

f Gm (kJ mol )

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General Chemistry(1)

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r H m 2 f H m (CO) f H m ( SiO2 ) 2 ( 110.52) ( 910.94) 689.9(kJ mol ) 1

r H m 0(2)

该反应为吸热反应

r G m 2 f G m (CO) f G m ( SiO2 ) 2 ( 137.15) ( 856.67) 582.37( kJ mol ) 1

r Gm r H m T r S m

3

689.9 298 ( 2 197.56 18.8 2 5.74 41.84) 10 582.4( kJ mol ) 1

r Gm 0

反应不能自发进行8

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General Chemistry

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5.试计算NH4Cl(s)在热力学标准状态下的分解的温度。

解： f H m (kJ mol ) S m ( J mol 1 1

NH 4Cl ( s ) NH 3( g ) HCl ( g ) 314.4 ) 94.56 46.11 192.3 92.31 186.80 1

K

1

r H m ( 46.11) ( 92.31) ( 314.4) 175.98(kJ mol ) r S m 186.80 192.3 94.56 284.54( J mol r H m r Sm

1

K

1

)

T

175.98 10 284.54

3

618.47( K )9

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